JP5381186B2 - 液体吐出ヘッド、画像形成装置及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。

従来、液体吐出ヘッドとして、液室内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電素子を用いて、積層型圧電素子のｄ３３又はｄ３１方向の変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積、圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆる圧電アクチュエータを用いた圧電型ヘッドが知られている。

この場合、圧電アクチュエータを構成するために、ｄ３３モードの積層型圧電素子を用いる場合、積層型圧電素子部材にハーフカットでスリット溝を形成することで柱状の複数の圧電素子（圧電素子柱）を形成することが一般的に行われている（例えば特許文献１）が、溝加工時に圧電素子柱の倒れ、チッピング（欠け）が発生しやすいという問題がある。

そこで、従来、圧電素子部材を接合するベース部材の接合面の液室長手方向幅を、圧電素子部材との接合面と反対側の面の液室長手方向幅よりも狭くし、階段形状に形成することで、圧電素子部材との接合面の面積を反対側の面（裏面）の面積よりも小さくして、溝加工時に応力や振動を低減することが知られている（特許文献２）。

特開２００６−１７５８４５号公報 特開２００７−７６１２６号公報

上述したような積層型圧電素子を用いた液体吐出ヘッドは、振動板を高周波数で駆動することができるため、個別の液滴を集合体として着弾させることも可能であり、小さな滴から大きな滴までの吐出を制御することができるという特徴がある。

しかしながら、より高速化、高画質化を図るためには、ノズルを高密度に配置することが必要であり、そのために、積層型圧電素子部材に対して高密度に溝加工を施さなければならない。ここで、ｄ３３モードの積層型圧電素子を使用する場合、変位量を大きくするには、圧電層を多く積層しなければならず、その結果、圧電素子の高さと幅の比（アスペクト比）が大きくなり、溝加工によって圧電素子柱の倒れ、チッピング（欠け）がより発生しやすくなる。

そのため、上述した従来のような対策では、より高密度、高アスペクト比の溝加工時のストレスに対しては、圧電素子柱の倒れやチッピングを抑えることはできないという課題が生じた。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高密度、高アスペクト比に溝加工に対しても圧電素子の倒れやチッピングを低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが連通する液室内の容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させる複数の積層型圧電素子を備え、
前記積層型圧電素子には、個別に信号を与える個別電極と圧電素子間で導通された共通電極とを前記圧素子の積層方向に直交する方向に有する端面電極が形成され、
前記個別電極には金属箔が接合され、
前記金属箔に配線部材の電極が接続されている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。

本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液滴を吐出するノズルが連通する液室内の容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させる複数の圧電素子を備える液体吐出ヘッドの製造方法において、
積層型圧電素子部材の積層方向に直交する個別電極面に金属箔を接合する工程と、
前記圧電素子部材の１つの角部に面取り加工を施す工程と、
前記圧電素子部材の前記面取り加工を施した側をベース部材に接合する工程と、
前記圧電素子部材のベース部材接合面と反対側の面を研削加工する工程と、
前記圧電素子部材に前記ベース部材にまで達しないハーフカットのスリット溝を形成して柱状の複数の圧電素子を形成する工程と、
前記複数の圧電素子の内の少なくとも駆動信号を与える圧電素子の個別電極面上の前記金属箔に配線部材の電極を接合する工程と、を順次行う
構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法によれば、圧電素子を形成するときの倒れやチッピングを低減することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高速で高画質画像を形成することができるようになる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す外観斜視説明図である。 同じく液室長手方向に沿う断面説明図である。 同じく液室短手方向に沿う断面説明図である。 本発明の第１実施形態における圧電アクチュエータの正面説明図である。 同じく圧電素子部材の断面説明図である。 同じく製造工程の説明に供する説明図である。 同じく製造工程の説明に供する説明図である。 本発明の第３実施形態における圧電アクチュエータの要部正面説明図である。 同じく平面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明を適用する液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図、図３は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、流路基板（液室基板）１と、この流路基板１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材２と、流路基板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がそれぞれノズル連通路５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板部材２に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０からインクを供給する。

流路基板１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで、連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。

振動板部材２は各液室６に対応してその壁面を形成する変形可能な薄肉部である振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、振動領域２ａの面外側（液室６と反対面側）に圧電素子部材１２との連結部となる厚肉部である島状凸部２ｂが設けられ、この島状凸部２ｂに振動領域２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての積層型圧電素子部材１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂの上端面（接合面）１２ａを接合している。また、積層型圧電素子部材１２の下端面はベース部材１３に接合している。

ここで、圧電素子部材１２は、圧電材料層２１と内部電極２２ａ、２２ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２ａ、２２ｂをそれぞれ端面、即ち圧電素子部材１２の振動板２に略垂直な側面に引き出して、この側面に形成された端面電極（外部電極、個別電極）２５、２６に接続し、端面電極（外部電極）２５、２６間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。なお、端面電極（共通電極）２５は圧電素子部材１２の底面を通じて個別電極２６側に引き回されている。

この圧電素子部材１２は、ハーフカットダイシングによって架橋部１２Ｃを残してスリット溝１４を形成することで、１つの圧電素子部材に対して所要数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを形成したものである。

なお、圧電素子部材１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を圧電素子柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を圧電素子柱１２Ｂとして区別している。この場合、図３に示すように、駆動用圧電素子柱１２Ａと支柱用圧電素子柱１２Ｂとを交互に使用するバイピッチ構成としているが、すべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成とすることもできる。

そして、圧電素子部材１２の各駆動用圧電素子柱１２Ａの外部電極（個別電極）２６には駆動信号を与えるために配線部材としてのＦＰＣ１５の電極を接続し、このＦＰＣ１５には圧電素子部材１２の各駆動用圧電素子柱１２Ａに対して選択的に駆動波形（駆動信号）を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）１６が実装されている。

ノズル板３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板３には各液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。

さらに、これらの圧電素子部材１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成される圧電アクチュエータ１１の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部からインクを供給するための供給口１９を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。なお、ベース部材１３とフレーム部材１７とは接着剤２９などで接合されている。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子部材１２の駆動圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電素子柱１２Ａが収縮し、振動板部材２の振動板領域２ａが下降して加圧液室６の容積が膨張することで、加圧液室６内にインクが流入し、その後駆動圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板領域２ａをノズル４方向に変形させて加圧液室６の容積を収縮させることにより、加圧液室６内のインクが加圧され、ノズル４からインク滴が吐出（噴射）される。

そして、駆動圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域２ａが初期位置に復元し、加圧液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室８から加圧液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。

次に、この液体吐出ヘッドに適用した本発明の第１実施形態における圧電アクチュエータの構造について図４ないし図６を参照して説明する。なお、図４は同アクチュエータの正面説明図、図５は同アクチュエータの圧電素子部材の断面説明図である。
ここでは、圧電素子部材１２の圧電素子柱１２Ａの個別電極２６に金属箔４１が接合され、この金属箔４１に配線部材であるＦＰＣ１５の電極４２が接続されている。

金属箔４１としては銅箔をベースとした金属箔を用いているが、ニッケル箔をベースとしたものでもよく、接合性を有した金属箔であればよい。また、金属箔４１は、高融点半田を用いてレーザー接合によって個別電極２６に接合している。

このように、積層型圧電素子部材１２の圧電素子柱１２Ａの個別電極２６に金属箔４１が接合されているので、圧電素子部材１２を溝加工して圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを形成するときに補強されているので、圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂの倒れやチッピングが生じない。

これにより、高密度で溝深さの深い溝加工を行うことができ、多くの圧電層を加工できるので、高密度で、液体吐出に必要な変位量を得られる圧電素子柱を形成することができ、また、金属箔を介して駆動回路との間の配線部材を接合することで接合面積を確保することができ、接合信頼性を向上することができる。

次に、この圧電アクチュエータの製造工程について図６及び図７を参照して説明する。
図６に示すように、断面矩形状の圧電素子部材１２の周囲に個別電極２６、共通電極２５となる電極層４６を形成し、この電極層４６のうちの個別電極２６となる端面側に、電極層４６上に高融点半田を用いて所要厚さの銅箔をベースとした金属箔４１をレーザー接合した。このとき、金属箔４１はハンドリングの関係上、ベース部材１３との接合面からはみ出さない範囲で大きく貼り付けることが好ましい。

その後、圧電素子部材１２の電極層４６を個別電極２６と共通電極２５とに分離するため、１つの角部にＣ面取り加工を施して切欠部１２ａを形成する。このＣ面取り加工により、個別電極２６に接合した金属箔４１も同時に加工され、個別電極２６の下端と金属箔４１の下端を揃えることができる。同時加工することにより、コストアップを招くことがない。このように、個別電極２６の下端と金属箔４１の下端を揃えることで、金属箔４１を接合することによる補強とチッピング防止効果を最大限に確保しつつ、溝加工の深さを、金属箔を分断するために深くする必要がなく、最小限にすることができる。

次いで、圧電素子部材１２の分極処理を行った後、図７に示すように、２本の圧電素子部材１２を例えばＳＵＳからなるベース部材１３に接合し、圧電素子部材１２の上面を研削する。これにより、２本の圧電素子部材１２の上面間、圧電素子柱１２Ａの上面と金属箔４１の上端が揃えられる。つまり、２本の圧電素子部材１２の上面には若干の高さばらつきが存在するため、振動板と接合するためには双方の圧電素子部材１２の上面を揃える必要がある。ここでは、上面を研削することで双方の圧電素子部材１２を同一面とするとともに、個別電極側に接合した金属箔４１まで同時に加工することでコストアップなしに圧電素子部材１２上面と金属箔４１上端を揃えることができる。

そして、圧電素子部材１２に対してハーフカットダイシングによって図７に示すダイシングライン５１までスリット溝１４を形成する溝加工を行う。この溝加工では、圧電素子部材１２に対してベース部材１３までスリット（溝）１４を入れずに、底部に深さ方向架橋部を残して加工している。これにより、１つの圧電素子部材１２は複数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを一体的に有する部材となる。

ここで、一般的に、圧電素子部材１２に対して連続して溝加工するときのダイシング時のブレードは、圧電素子部材１２のコーナー部から加工が始まる。圧電素子部材１２単独では上面研削時にコーナーの一部にチッピングが発生してしまう。高密度加工するときには、ブレード厚を薄くする必要があり、このコーナー部でのブレードの当たり方によってはブレード先端に対して曲げ方向のストレスが与えられるなど、ブレードの振れ拡大やブレードのダメージを大きくするなどの不具合がある。

そこで、上述したように圧電素子部材１２の上面と金属箔４１の上端とを揃えることにより、圧電素子部材１２の上面でのチッピングを防止できるとともに、ブレードが最初に加工する部位が、焼結体である圧電素子よりも柔らかい金属箔４１となるため、ブレード先端への曲げストレスを大幅に低減でき、ダイシング加工性能が向上する。

また、ハーフカットの溝加工を施すとき、前述したように圧電素子部材１２には切欠部１２ａが形成されているので、各駆動圧電素子柱１２Ａの内部電極は、共通電極２５に接続され、この共通電極２５は架橋部によって分割されていないので、各駆動圧電素子柱１２Ａの内部電極２２は共通電極２５を介して両端の非駆動圧電素子柱１２Ｂの内部電極２２と接続され、更に、両端の非駆動圧電素子柱１２Ｂの内部電極２２は個別電極側端面に引き出されているので、圧電素子部材１２の個別電極側端面にＦＰＣ１５を接続することによって、積層型圧電素子部材１２の一端面で共通電極２５と個別電極２６とを取り出すことができる。

溝加工後、駆動回路が設けられたフレキシブル配線板（ＦＰＣ）１５の電極４２を個別電極２６に対して金属箔４１を介してレーザー照射による半田接合をして接続した。ここで用いた、半田は、錫／ビスマスめっきを約６μｍ厚でＦＰＣ１５の電極４２上に形成したものを用いており、圧電素子部材１２と金属箔４１との接合に用いた高温半田よりも低融点の半田を用いた。これにより、ＦＰＣ接合時に圧電素子部材１２と金属箔４１との接合部への影響は発生しない。

つまり、圧電素子と金属箔との接合、圧電素子と配線部材との接合をそれぞれ半田で行う場合、圧電素子と金属箔とを接合する半田が配線部材と金属箔とを接合する半田よりも高融点である構成とすることで、配線部材を接合するときの加熱による圧電素子と金属箔との接合部の再溶融等を防ぐことができ、接合信頼性を確保できる。

なお、ＦＰＣ１５に駆動信号を与えることにより、個別の６００ｄｐｉに溝加工された圧電アクチュエータが正常に変位することが確認された。

具体例を説明すると、圧電素子部材１２に対して１５μｍ厚ブレードを用いて、ピッチ６００ｄｐｉ、溝深さ４００μの加工を行った。また、金属箔４１として、銅箔厚８μｍ（実施例１）、１８μｍ（実施例２）、３５μｍ（実施例３）のものを接合した。そして、それぞれ１０００本の溝加工を行った。また、比較のため、金属箔４１を接合しないもの（比較例）についても同様に１０００本の溝加工を行った。

この結果、比較例では、半分以上の圧電素子柱に倒れが発生し、個別電極側のチッピングも見られた。これに対して、実施例１ないし３では、個別電極側のチッピングはいずれも発生しなかったが、銅箔８μｍの実施例１では数本の柱倒れが発生した。これより、金属箔を接合することで、圧電素子柱倒れ防止及びチッピング防止効果が得られるが、金属箔の厚みが薄いと相対的にはその効果が低くなることから、所要の厚み以上の金属箔を接合することが好ましい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
ここでは、第１実施形態において、金属箔４１を銀ナノ粒子を用いて個別電極２６に熱圧着接合した。接合条件は２５０℃、１分で接合した。このように、銀ナノ粒子のような金属ナノ粒子を用いて接合することにより、ＦＰＣ接合時のレーザー出力を高くしても圧電素子柱１２Ａの個別電極２６と金属箔４１との接合部分の再溶融等の不具合は発生せず、高い接合信頼性を確保できる。

次に、本発明の第３実施形態について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同実施形態の圧電アクチュエータの要部正面説明図、図９は同じく平面説明図である。
ここでは、前記第１又は第２実施形態において、共通電極２５側に補強部材６１を配設した。この補強部材６１は、ベース部材１３にも接合固定しているが、この補強部材６１はベース部材１３と一体形成してもよい。ベース部材としてＳＵＳ４３０、補強部材６１としては、銅、無電解銅めっきを施したニッケル、無電解銅めっきを施したアルミニウム及び導電性皮膜として銅ペーストが印刷されたセラミックスなどが用いられる。

なお、補強部材６１の共通電極２５との接合面には約１０μｍ厚で半田めっきを施した。

具体例について説明する。前記第１実施形態で説明した８μｍ厚の銅箔を金属箔４１として個別電極２６に接合した圧電素子部材１２、１２を、補強部材６１を挟み込むようにベース部材１３上に接着するとともに、補強部材６１と共通電極２５とをレーザー照射によるはんだ接合で接合した。そして、前述したと同様に、圧電素子部材１２の上面を研削加工し、ダイシングにより圧電素子部材１２及び個別電極面の金属箔４１、補強部材６１を同時にピッチ：６００ｄｐｉ、溝深さ：４００μｍでそれぞれ１，０００本の溝加工を行った。

補強部材６１として、銅（実施例４）、無電解銅めっきを施したニッケル（実施例５）、銅ペーストが印刷されたセラミックス（実施例６）、無電解銅めっきを施したアルミニウム（実施例７）の４種類を製作した。

この結果、実施例４ないし６では圧電素子柱の倒れ及びチッピングは生じなかったが、実施例７では圧電素子柱の倒れが数本確認された。これより、アルミニウムベースの補強部材では、圧電素子柱の柱倒れを完全に抑制するだけの剛性を確保することができないことが分かる。

したがって、共通電極に接合されている補強部材が銅以上の弾性率を有する金属材料である構成とすることで、溝加工時の圧電素子倒れを防止する剛性を確保することができるとともに、圧電素子と金属接合することができ、低コストで高強度を確保することができる。

特に、共通電極に接合されている補強部材のベースがセラミックスであり、その表面に導電性皮膜が形成されている構成とすることで、溝加工時の圧電素子倒れを防止する剛性を確保することができるとともに、圧電素子部材と金属接合することができ、低コストで高強度を確保することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１１は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドを備えているので、高い信頼性が得られる記録ヘッドを用いて高速で高画質画像を形成することができる。また、この画像形成装置における記録ヘッド及びこの記録ヘッドを駆動する部分で構成される液体吐出装置においても、本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドを備えているので、低コストで、高い信頼性が得られる液体吐出を行うことができる。

なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

１ 流路基板
２ 振動板部材
３ ノズル板
４ ノズル
６ 液室
１０ 加圧液室
１１ 圧電アクチュエータ
１２ 圧電素子部材
１２Ａ 駆動圧電素子柱
１２Ｂ 非駆動圧電素子柱
１３ ベース部材
１４ スリット溝
１５ ＦＰＣ（配線部材）
２５ 共通電極
２６ 個別電極
４１ 金属箔
４２ 電極
６１ 補強部材
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）

Claims (8)

1. 液滴を吐出するノズルが連通する液室内の容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させる複数の積層型圧電素子を備え、
   前記積層型圧電素子には、個別に信号を与える個別電極と圧電素子間で導通された共通電極とを前記圧素子の積層方向に直交する方向に有する端面電極が形成され、
   前記個別電極には金属箔が接合され、
   前記金属箔に配線部材の電極が接続されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記複数の圧電素子の共通電極には補強部材が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記金属箔の上端面と前記圧電素子の上面が揃っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記金属箔の下端と前記圧電素子の個別電極の下端が揃っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記個別電極と前記金属箔とは半田を用いて接合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記金属箔と前記個別電極、前記金属箔と前記配線部材の電極とはそれぞれ異なる半田を用いて接合され、前記金属箔と個別電極を接合した半田の融点が前記金属箔と前記配線部材の電極とを接合した半田の融点よりも高いことを特徴とする請求項５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
8. 液滴を吐出するノズルが連通する液室内の容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させる複数の圧電素子を備える液体吐出ヘッドの製造方法において、
   積層型圧電素子部材の積層方向に直交する個別電極面に金属箔を接合する工程と、
   前記圧電素子部材の１つの角部に面取り加工を施す工程と、
   前記圧電素子部材の前記面取り加工を施した側をベース部材に接合する工程と、
   前記圧電素子部材のベース部材接合面と反対側の面を研削加工する工程と、
   前記圧電素子部材に前記ベース部材にまで達しないハーフカットのスリット溝を形成して柱状の複数の圧電素子を形成する工程と、
   前記複数の圧電素子の内の少なくとも駆動信号を与える圧電素子の個別電極面上の前記金属箔に配線部材の電極を接合する工程と、を順次行う
   ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

Images